JP4931052B2 - ガソリン基材の製造方法 - Google Patents
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- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
JIS K 2202には、リサーチ法オクタン価(RON)が96.0以上の1号自動車ガソリンと89.0以上の2号自動車ガソリンが規定されており、前者は高性能なプレミアムガソリンとして、後者はレギュラーガソリンとして市販されている。これら市販ガソリンは、接触改質ガソリン基材、アルキレートガソリン基材、接触分解ナフサ、直留ライトナフサのような基材を中心に、各種の基材を配合して製造されている。
しかし、接触分解ナフサのうち沸点範囲が30〜100℃程度の軽質接触分解ナフサは軽質オレフィン分が多く、通常RONが93を超えるため優れたガソリン基材として利用できるのに対し、沸点範囲が100〜200℃程度の重質接触分解ナフサはRONの高い芳香族分に富むもののオレフィン分は少なく、またRONが特に低いパラフィンを比較的多く含むためRONが90に満たない場合が多い。したがって、ガソリンのオクタン価を向上させようとすると、重質接触分解ナフサはガソリンへの配合量が制限されてしまい、ガソリン基材としての利用価値が低下するといった問題点があった。
接触分解ナフサの利用方法として、接触分解ナフサから炭素数6から炭素数8の炭化水素に富む留分を分留し、これを直留重質ナフサと混合して水素化脱硫処理をしてから接触改質処理を行う技術が知られている(非特許文献1、特許文献1)。この方法によると、接触分解ナフサの炭素数6から炭素数8の炭化水素に富む留分に含まれるパラフィン類を芳香族に変換することができ、オクタン価を向上できることが示されている。しかし、この方法では接触分解ナフサ中のオレフィンは一旦水素化してから、脱水素して芳香族に変換(改質)することになり、水素化・脱水素に伴うエネルギーが余分に必要となる。
また、本発明は、上記製造方法により製造された硫黄分が5質量ppm以下、リサーチ法オクタン価が100以上である接触改質ガソリン基材である。
本発明において接触分解ナフサを得るプロセスは、接触分解装置、原料油、運転条件を特に限定するものでなく、公知の任意の製造工程を採用できる。接触分解装置は、無定形シリカアルミナ、ゼオライトなどの触媒を使用して、軽油から減圧軽油までの石油留分の他、重油間接脱硫装置から得られる間脱軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱重油、常圧残さ油などを接触分解して高オクタン価ガソリン基材を得る装置である。例えば、石油学会編「新石油精製プロセス」に記載のあるUOP接触分解法、フレキシクラッキング法、ウルトラ・オルソフロー法、テキサコ流動接触分解法などの流動接触分解法、RCC法、HOC法などの残油流動接触分解法などのプロセスがよく知られている。
さらに、接触分解ナフサの脱硫方法として吸着脱硫や収着脱硫もオレフィンを保持しながら脱硫できる好ましい方法であり、本発明に好適に用いることができる。具体的には、特開2005−2317号公報に開示されているようなゼオライト系吸着剤を用いる吸着脱硫や、特表2003−515430号公報に開示されているような酸化亜鉛、シリカ、アルミナおよびニッケルを含む収着剤を用いる収着脱硫が挙げられる。
脱硫直留重質ナフサを得る方法については特に限定しないが、原油を常圧蒸留装置にかけて得られる直留ナフサを分留し、その重質分を脱硫して、あるいは直留ナフサの脱硫後、分留して得ることができる。あるいは、原油を常圧蒸留装置にかけて直接、直留重質ナフサに相当する留分を得、その留分を脱硫して得ることもできる。脱硫方法は限定しないが、無機多孔質酸化物担体に元素周期表第6族の元素と第9族または第10族の元素を担持した触媒を水素加圧下で水素化処理するいわゆる水素化脱硫が好ましい方法として挙げられる。元素周期表第6族の元素としてはモリブデン、タングステン、第9族の元素としてはコバルトが、第10族の元素としてはニッケルが好適に用いられる。脱硫直留重質ナフサの硫黄分は、好ましくは5質量ppm以下、より好ましくは1質量ppm以下、さらに好ましくは0.5質量ppm以下である。脱硫直留重質ナフサの窒素分は、好ましくは5質量ppm以下、より好ましくは1質量ppm以下、さらに好ましくは0.5質量ppm以下である。脱硫直留重質ナフサは5%留出温度が75〜115℃であるのが好ましく、さらには85〜110℃、特には95〜105℃であり、95%留出温度は120〜170℃であるのが好ましく、さらには125〜160℃、特には135℃〜150℃である。
接触改質の原料となる中質接触分解ナフサと脱硫直留重質ナフサの混合油の硫黄分は0.1〜5質量ppmに調整する。好ましくは0.1〜3質量ppm、より好ましくは0.3〜1質量ppmである。硫黄分が0.1質量ppm未満だと、接触改質装置の材料表面に炭素が析出して金属中に侵入し、浸炭を生じるとともに、母材金属が粒子状に崩壊するといういわゆるメタルダスティング現象が発生しやすくなり好ましくない。硫黄分が5質量ppmを超えると、接触改質触媒中に含まれる貴金属の硫黄による被毒の割合が著しく増加し、活性を損なうため好ましくない。接触改質の原料となる中質接触分解ナフサと脱硫直留重質ナフサの混合油のオレフィン分は、好ましくは10容量%以下、より好ましくは5容量%以下、さらに好ましくは3容量%以下、特に好ましくは1容量%以下である。オレフィン分が10容量%を超えると、接触改質触媒上に炭素質が著しく堆積し、活性が大きく損なわれるので好ましくない。接触改質の原料となる中質接触分解ナフサと脱硫直留重質ナフサの混合油の窒素分は、好ましくは5質量ppm以下、より好ましくは1質量ppm以下、さらに好ましくは0.5質量ppm以下である。窒素分が5質量ppmを超えると、接触改質触媒中に含まれるアルミナの酸性が中和され、活性を損なうため好ましくない。接触改質の原料となる中質接触分解ナフサと脱硫直留重質ナフサの混合油は、5%留出温度が75〜115℃であるのが好ましく、さらには85〜110℃、特には95〜105℃であり、95%留出温度は120〜170℃であるのが好ましく、さらには125〜160℃、特には135℃〜150℃である。
接触改質を行う接触改質装置、運転条件は特に限定されるものでなく、公知の任意の製造装置、運転条件を採用できる。接触改質装置は、白金アルミナ触媒や白金にレニウム、ゲルマニウム、すず、イリジウムなどの第二の金属を添加したバイメタリックアルミナ触媒などを使用して、沸点範囲80〜180℃程度の脱硫された脱硫直留重質ナフサを処理して高オクタン価ガソリン基材であるリフォーメートやベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素を得るために広く用いられている装置である。例えば石油学会編「新石油精製プロセス」に記載のあるUOPプラットフォーミングプロセス、レニフォーミングプロセス、EREパワーフォーミングプロセス、マグナフォーミングプロセスなどがある。
本発明の接触改質ガソリン基材は上記のようにして製造され、硫黄分は5質量ppm以下であり、好ましくは1質量ppm以下、さらに好ましくは0.5質量ppm以下、特に好ましくは0.1質量ppm以下である。硫黄分が5質量ppmを超えると、他のガソリン基材と混合してガソリン組成物を製造する際のフレキシビリティが低下したり、あるいは接触改質ガソリン基材からより高付加価値な芳香族を得るプロセスにおいて悪影響をおよぼす可能性があるため好ましくない。窒素分は1質量ppm以下が好ましく、さらには0.5質量ppm以下である。窒素分が1質量ppmを超えると、接触改質ガソリン基材からより高付加価値な芳香族を得るプロセスにおいて悪影響をおよぼす可能性があるため好ましくない。RONは100以上であり、好ましくは102以上、さらに好ましくは104以上である。RONが100未満であると、他のガソリン基材と混合してガソリン組成物を製造する際のフレキシビリティが低下し好ましくない。芳香族含有量は50容量%以上が好ましく、さらには70容量以上、特には80容量%以上である。芳香族含有量が50容量%未満であると、RONがかなり低くなり好ましくない。
中東系原油の減圧軽油留分を水素化精製処理して得られた接触分解原料油(硫黄分680質量ppm)を接触分解処理して得られた接触分解ナフサAを分留し、軽質接触分解ナフサB、中質接触分解ナフサC、重質接触分解ナフサDを得た。この時中質接触分解ナフサCは沸点範囲が100〜145℃程度になるように分留した。この中質接触分解ナフサCと、中東系原油のナフサ留分を水素化脱硫処理して得られた脱硫直留重質ナフサEとを5:95(容量比)の割合で混合して、接触改質の原料とする混合油(接触改質原料ナフサF)を得た。この接触改質原料ナフサを、アルミナに白金を0.3重量%担持した触媒を用い、固定床流通式反応装置にて反応温度480℃、反応圧力0.34MPa、LHSV=1.2h-1、水素/油比=4.0(モル比)の条件下で接触改質処理し、反応開始から22時間後に接触改質ガソリン基材となるリフォーメートGを得た。接触分解ナフサA、中質接触分解ナフサC、脱硫直留重質ナフサE、接触改質原料ナフサFおよびリフォーメートGの物性を表1に示す。
実施例1にて得られた中質接触分解ナフサCと脱硫直留重質ナフサEを10:90(容量比)の割合で混合して得られた混合油(接触改質原料ナフサH)を、実施例1と同じ条件で接触改質処理し、反応開始から22時間後にリフォーメートIを得た。接触改質原料ナフサHおよびリフォーメートIの性状を表1に示す。
中東系原油の減圧軽油留分と常圧残渣を1:1(容量比)の割合で混合し水素化精製処理して得られた接触分解原料油(硫黄分2,700質量ppm)を接触分解処理して得られた接触分解ナフサJをAxens社のSHUプロセスで処理しメルカプタンの重質化とジエンの水添を実施した後分留し、その重質分(沸点105℃以上の留分)をAxens社のPrime-G+プロセスでオレフィン分を保持しながら脱硫する、いわゆる選択的水素化脱硫処理した後、Merichem社のMericat-IIプロセスでスイートニング処理して重質接触分解ナフサKを得た。重質接触分解ナフサKを、さらに分留しその軽質分(沸点100〜145℃程度の留分)を中質接触分解ナフサLとして得た。この中質接触分解ナフサLと、中東系原油のナフサ留分を水素化脱硫処理して得られ、実施例1および2で用いた脱硫直留重質ナフサEとを5:95(容量比)の割合で混合して、接触改質の原料とする混合油(接触改質原料ナフサM)を得た。この接触改質原料ナフサMを、アルミナに白金を0.3重量%担持した触媒を用い、固定床流通式反応装置にて反応温度480℃、反応圧力0.34MPa、LHSV=1.2h-1、水素/油比=4.0(モル比)の条件下で接触改質処理して、反応開始から22時間後にリフォーメートNを得た。上記接触分解ナフサJ、重質接触分解ナフサK、中質接触分解ナフサL、脱硫直留重質ナフサE、接触改質原料ナフサM、およびリフォーメートNの物性を表2に示す。
実施例3にて得られた中質接触分解ナフサLと脱硫直留重質ナフサEを10:90(容量比)の割合で混合して得られた混合油(接触改質原料ナフサO)を、実施例1と同じ条件で接触改質処理し、反応開始から22時間後にリフォーメートPを得た。接触改質原料ナフサO、およびリフォーメートPの物性を表2に示す。
実施例3にて得られた接触分解ナフサJを分留し、軽質接触分解ナフサQ、中質接触分解ナフサR、重質接触分解ナフサSを得た。この時中質接触分解ナフサRは沸点範囲が100〜145℃程度になるように分留した。この中質接触分解ナフサRと中東系原油の重質ナフサ留分を10:90(容量比)の割合で混合した後、水素化脱硫して得られた接触改質原料ナフサTを、実施例1と同じ条件で接触改質処理し、反応開始から22時間後にリフォーメートUを得た。上記接触分解ナフサJ、中質接触分解ナフサR、接触改質原料ナフサTおよびリフォーメートUの物性を表3に示す。
Claims (2)
- 接触分解ナフサを分留して、5%留出温度が80℃以上、95%留出温度が180℃以下、オレフィン分が10〜50容量%である中質接触分解ナフサを得、硫黄分が0.5〜20質量ppmの前記中質接触分解ナフサと脱硫直留重質ナフサとを硫黄分が0.1〜5質量ppmになるように混合し、得られた混合油を白金アルミナ触媒又は白金にレニウム、ゲルマニウム、すず及びイリジウムから選択された第二の金属を添加したバイメタリックアルミナ触媒を用いて接触改質して、リサーチオクタン価を102以上とすることを特徴とする接触改質ガソリン基材の製造方法。
- 中質接触分解ナフサ中の硫黄分を、脱硫直留重質ナフサと混合する前に、選択的水素化脱硫、スイートニング、吸着脱硫、および収着脱硫から選択される少なくとも1種の脱硫方法によって0.5〜20質量ppmに低減する請求項1に記載の接触改質ガソリン基材の製造方法。
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